第十章浮力

1、第十章浮力A组根底题组一、填空题1.(2019河南郑州适应性试卷)如下图是潜水艇浮在水面上航行时的情景,它由江河航行至海洋的过程中吃水深度将,潜水艇在水面下下潜时所受压强将,受到的浮力将。(选填“变大“变小或“不变) 2.(2019河南许昌二模)浮标广泛应用于台风预测、海洋资源开发等领域。浮标结构如下图,坚硬壳体外下方装有可伸缩油囊。当液压式柱塞泵向下运动时,可将壳体内的油注入油囊;当液压式柱塞泵向上运动时,可将油囊内的油吸入壳体,从而实现浮标的上下移动。那么当液压式柱塞泵向下运动时,浮标向移动;当液压式柱塞泵向上运动时,浮标向移动。 3.(2019江苏泰州)把重10 N,

2、密度为0.9×103 kg/m3的实心物体投入水中。当物体静止时,物体处于(选填“漂浮“悬浮或“沉底)状态,物体所受浮力为N,排开水的体积是 m3。(g取10 N/kg) 4.(2019江苏扬州)为了验证阿基米德原理,小明在一只塑料袋(塑料袋很轻很薄)中装入大半袋水,用弹簧测力计测出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再将塑料袋慢慢浸入水中,观察到测力计的示数变,说明盛水的塑料袋排开越大,受到的浮力越大。继续将塑料袋慢慢浸入水中,当观察到现象时,弹簧测力计的示数为零,由此验证了阿基米德原理。小华准备将塑料袋装满水做同样的实验,操作时发现,塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为

3、零,这是原故。 二、选择题5.(2019广西桂林)小关与同学们去游览桂林两江四湖,登上游船后,船会下沉一些,那么(C)A.船的重力将减小B.水对船的浮力将减小C.水对船的浮力将增大D.水对船的浮力将保持不变6.(2019山西)小亮同学利用气球和圆柱形水杯做了一个小实验。在气球内灌入一定量的水封口制成水球(如图甲)。先将水球放入冷水中,水球漂浮(如图乙)。把杯中冷水换成热水,再次把水球放入热水中,发现水球沉在杯底(如图丙)。以下分析正确的选项是(B)A.水球在冷水中所受浮力小于热水中所受浮力B.水球在冷水中排开的水的重力等于水球的重力C.冷水的密度小于热水的密度D.在冷水和热水的同一深

4、度处压强相等7.(2019青海西宁)将木棒的一端缠绕一些铜丝,能使木棒竖直浮在液体中,这就制成了一个很有用的简易密度计。将它分别放到盛有不同液体的杯中,静止时的情景如下图。对于这个简易密度计所运用的知识,以下说法中正确的选项是(D)A.它在甲液体中所受的重力大于浮力B.可以用它直接测出液体密度值C.用它可以判断出乙液体的密度小D.它在两种不同液体中所受浮力相等8.(2019河南平顶山三模)(双选)同种材料制成的甲、乙两个实心长方体,甲的体积是乙的2倍,将它们叠放在水槽里的水中,水面恰好与乙的上外表相平,如下图,现轻轻的将乙物体取出,当甲物体静止时,以下说法正确的选项是(AC)A.甲物体仍将悬浮

5、B.甲物体将沉在水槽的底部C.甲物体前后两次受的浮力不变D.甲物体将上浮到水面,最后形成漂浮三、作图题9.(2019河南商丘一模)如下图,小球悬浮在水中,请在图中画出小球所受浮力和重力的示意图。四、实验探究题10.(2019河南郑州二模)小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如下图的实验,请你根据小明的实验探究答复以下问题。(1)在C与E两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与的关系。根据A与E两图所示的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为N。 (2)小明对A、B、C、D四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关。对此正确的解释是浮力的大小随着

6、排开水的体积的增大而,当物体浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与深度(选填“有关或“无关)。 (3)在小明实验的根底上,根据有关实验数据,可以计算出盐水的密度为g/cm3。 (4)实验中某同学观察到将同一物体浸没在密度越大的液体中时,弹簧测力计的示数越小,于是他灵机一动,在弹簧测力计下挂一个重为1.5 N的物体,如图乙所示,当他把物体浸没在水中时,如图丙所示,弹簧测力计的读数为0.5 N,他就在0.5 N对应标上1.0 g/cm3的字样;当他把物块浸没在酒精中时,如图丁所示,应该在弹簧测力计刻度盘的N处对应标上0.8 g/cm3的字样,可将图甲中的装置改成一个液体密度

7、秤。 五、综合应用题11.(2019河南南阳卧龙区二模)如图甲所示,为我国自主研制、全球最大的两栖大飞机AG600漂浮在水面时的情景。AG600飞机能够像船一样在水面滑行、起飞降落。它的用途很多,最主要的是森林灭火、水上救援、物资运输、海洋探测等。该飞机最大总质量为53.5 t、机体总长36.9 m,翼展到达38.8 m,4台发动机,单台功率为3 126 kW,航程4 500 km,一次可救护50名遇险者。如图乙所示为我国自主研制的“海斗号无人潜水器,最大下潜深度可达10 767 m。(取海水的密度为1×103 kg/m3,g取10 N/kg)(1)“海斗号浸没海水中后,随

8、着不断下潜,它所受的浮力,受到海水的压强(两空均选填“变大“变小或“不变)。 (2)AG600漂浮在水面时所受的最大浮力为多少牛?(3)假设用一根绳子一端连着AG600,另一端连着“海斗号,把“海斗号入水浸没(不接触水底),静止后绳子拉力为8×103 N,假设海斗号平均密度为5×103 kg/m3,“海斗号的体积为多少立方米?B组提升题组1.(2019湖北十堰)将一底面积为0.01 m2的长方体木块用细线拴在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上外表与液面相平,如图甲所示,在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,那么木块所受

9、到的最大浮力为N,木块重力为N,细线对木块的最大拉力为N。(g取10 N/kg) 2.(2019广西桂林)如下图,一段粗细、质量均匀的蜡块,重为G1,长为L,与一重为G2的铁块通过轻质细绳相连,竖立漂浮在水面上,露出水面的长度为L0,那么蜡块和铁块所受水的浮力F浮=,假设屡次截掉蜡块露出水面的局部,直到蜡块上外表与水面恰好相平,此时蜡块在水中的长度L1=。(结果用G1、G2、水、蜡、L、L0来表示) 3.(2019四川遂宁)如图甲所示的圆柱形容器中装有适量的某种液体,现将密度为0.6×103 kg/m3的正方体木块A放入容器中,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的

10、体积之比为13;在木块上外表轻放一个物块B(VA=2VB),A的上外表刚好与液面相平,如图乙所示。假设将物块B单独放入此液体中,它静止时将(B)A.悬浮B.漂浮C.沉底D.无法判断4.(2019河南信阳一模)(双选)在水平桌面上有甲、乙两个完全相同的烧杯,两个烧杯内分别盛满不同的液体,把两个完全相同的小球分别放入甲、乙烧杯内,静止时如下图,那么以下判断正确的选项是(BD)A.甲杯中小球受到的浮力大于乙杯中小球受到的浮力B.甲杯对水平桌面的压强大于乙杯对水平桌面的压强C.假设向下按压甲杯中的小球,甲杯中液体对烧杯底的压强会减小D.甲杯中的液体的密度大于乙杯中的液体的密度5.(2019河南许昌一模

11、)(双选)放在水平桌面上的两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体。将体积相等的物体A、B先后放到两种液体中,静止后两个物体在液体中的情况如下图。甲、乙液体的密度分别为甲、乙,物体A、B的密度分别为A、B,以下关系正确的选项是(AD)A.甲<乙B.A>BC.乙>BD.甲>A6.(2019吉林长春)如下图是小明自制的用来探究影响浮力大小因素的装置:将弹簧和标尺固定在支架上,用细线将一个金属块悬挂在弹簧下端,弹簧静止时指针正对标尺上的A位置(本装置使用时,弹簧未超过弹性限度)。(1)向杯中缓慢注水,从金属块底部接触水面,到金属块刚好浸没水中的过程中,指针由标尺上的A位置缓慢上

12、移至C位置,说明物体所受浮力的大小跟有关,此过程中支架上O点所受拉力的最大变化量为F1;继续向杯中注水,指针(选填“上移“不动或“下移);当注满水时,金属块底部受到的压强为p1。 (2)将水倒尽,向杯中缓慢注入某种液体(液水),当指针指在C位置时,金属块底部受到的压强为p2,那么p1p2(选填“>“=或“<),分析推理可知:金属块所受浮力的大小还与有关。 (3)将液体倒尽,用等体积塑料块(水<塑料<金属)替换金属块进行实验。向杯中缓慢注水,从塑料块底部接触水面,到塑料块浸没水中的过程中,支架上O点所受拉力的最大变化量为F2,那么F1F2(选填“>

13、;“=或“<)。 答案精解精析A组根底题组一、填空题1.答案变小变大不变解析根据物体浮沉条件,潜水艇在江水和海水中都处于漂浮状态,所以受到的浮力都等于自身重力,海水比江水的密度大,由F浮=液gV排可知 V排=F浮液g,所以在海水中的吃水深度会变小。潜水艇下潜过程中,在水中的深度增加,所以受到的液体压强会增大。潜水艇在水面下下潜,排开水的重力不发生变化,所以受到的浮力大小不变。2.答案上下解析浮标的总重力不变,当液压式柱塞泵向下运动时,将壳体内的油注入油囊,油囊鼓起来,从而使排开水的体积增大,根据F浮=液gV排知,浮标受到的浮力变大,当浮力大于重力时,浮标上浮;当液压式柱塞泵向上

14、运动时,油囊内的油吸入壳体,油囊变瘪,从而使排开水的体积减小,根据F浮=液gV排知,浮标受到的浮力变小,当浮力小于重力时,浮标下沉,即向下移动。3.答案漂浮101×10-3解析(1)因为物=0.9×103 kg/m3<水,所以物体静止时,物体漂浮。(2)因为物体漂浮,所以F浮=G物=10 N。(3)因为F浮=G排=水gV排,所以V排=F浮水g=10N1.0×103 kg/m3×10N/kg=1×10-3 m3。4.答案小水的体积袋内水面与烧杯中的水面相平的塑料袋中水没有装满的解析(1)在塑料袋慢慢浸入水的过程中(袋内水面与烧杯中的水面相平

15、之前),由于塑料袋排开水的体积增大,根据F浮=水gV排可知水对塑料袋的浮力F浮增大;弹簧测力计的示数F'=G-F浮,由于G不变、F浮增大,那么弹簧测力计的示数将变小;当袋内水面与烧杯中的水面相平时,排开水的体积等于袋内水的体积,即V排=V水,那么排开水的重力等于袋内水的重力,即G排=G水,此时测力计的示数为零(F示=0),根据称重法测浮力可得塑料袋所受的浮力F浮=G水;综上分析可得,F浮=G排,由此验证了阿基米德原理。(2)将塑料袋装满水做同样的实验,塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零,说明袋内水面已与烧杯中的水面相平,由于塑料袋尚未完全浸入水中,所以塑料袋中水没有装满,水的

16、上方有空气。二、选择题5.答案C同学们登上游船的过程中,船的总重力G逐渐变大,故A错误;登上游船的过程中,游船一直处于漂浮状态,那么F浮=G,而G在变大,所以游船受到的浮力变大,故B、D错误,C正确。6.答案B水球在冷水中漂浮,所受浮力与重力大小相等,水球在热水中沉底,所受浮力小于重力,水球的重力不变,因此,水球在冷水中所受浮力大于在热水中所受浮力,A选项错误;水球在冷水中漂浮,浮力等于重力,而浮力大小等于物体排开液体所受的重力,所以排开的水的重力等于水球的重力,B选项正确;冷水的密度大于热水的密度,C选项错误;在深度相同时,液体压强与液体密度成正比,所以,在冷水和热水的同一深度处,在冷水中的

17、压强大,D选项错误。7.答案D密度计在甲液体中漂浮,那么所受的浮力等于重力,故A错。由图知,密度计在两种液体中都漂浮,受到的浮力都等于密度计的重力,即它在两种不同液体中所受浮力相等;但密度计排开液体的体积不同,根据公式F浮=液gV排可以比拟两种液体密度的大小,V排大的液体密度小,可见甲液体的密度小、乙液体的密度大;简易密度计上没有标出刻度值,所以无法直接读出液体密度的大小,故B、C错,D正确。8.答案AC由题意可知,甲、乙两个实心长方体的密度相同。由图知,甲、乙两物体原来能悬浮在水中,说明物体受到的总重力与总浮力相等,即物gV=水gV,可知物体的密度与水的密度相等;将乙物体取出,甲物体的密度不

18、变,它的密度仍然等于水的密度,所以甲物体仍将悬浮在水中,故A正确,B、D错误。将乙物体取出前后,甲物体都是浸没在水中,那么甲排开水的体积不变,所以甲受到的浮力不变,故C正确。三、作图题9.答案如下图解析小球悬浮在水中,物体所受浮力的方向是竖直向上的,从重心开始竖直向上画一条带箭头的线段表示浮力,并标出F浮;小球的重力与浮力大小相等,方向相反,作用点都在重心,同理作出重力的示意图,因为这两个力是一对平衡力,所以作图时两条线段长度要相等。四、实验探究题10.答案(1)液体密度2.4(2)增大无关(3)1.2(4)0.7解析(1)比拟C与E两图可知,排开液体的体积相同,而液体的密度不同,弹簧测力计的

19、示数不同,根据F浮=G-F可知,物体受到的浮力不同,这是研究浮力与液体密度的关系;由A知,物体的重力G=8 N,由E知,物体在盐水中时测力计的示数为F=5.6 N,那么物体浸没在盐水中所受浮力F浮盐水=G-F=8 N-5.6 N=2.4 N;(2)B、C两图中,物体排开水的体积不同,测力计的示数也不同,物体所受浮力不同,且排开水的体积增大时,所受浮力的大小也增大;C、D两图中,物体浸没在水中的深度不同,物体排开水的体积相同,而测力计的示数相同,物体所受浮力相同,可得浸没在液体中的物体所受浮力与深度无关;(3)由A、C两图知,物体浸没在水中所受浮力F浮=G-F'=8 N-6 N=2 N;

20、由F浮=液gV排得,物体的体积V=V排=F浮水g=2N1×103 kg/m3×10N/kg=2×10-4 m3;根据(1)小题可知,F浮盐水=2.4 N,由F浮=液gV排得,盐水的密度盐水=2.4N10N/kg×2×10-4 m3=1.2×103 kg/m3=1.2 g/cm3。(4)根据F浮=gV排可知,物体浸没时排开水的体积和本身的体积相等,当他把物块浸没在水中时,受到的浮力F浮=G-F=1.5 N-0.5 N=1 N,根据阿基米德原理得F浮=水gV排当他把物块浸没在酒精中时,F浮酒=酒gV排因为两者排开液体的体积V排相等,所以两

21、式相比可得F浮酒=0.8 N,因此0.8 g/cm3字样应标在弹簧测力计的1.5 N-0.8 N=0.7 N处。五、综合应用题11.答案(1)不变变大(2)5.35×105 N(3)0.2 m3解析(1)“海斗号浸没海水中后,随着不断下潜,排开海水的体积不变,海水的密度不变,所以它所受的浮力不变;随着深度的增加,其受到海水的压强变大。(2)由题知,AG600的最大总质量为53.5 t由漂浮条件可得,AG600漂浮在水面所受的最大浮力F浮=G=mg=53.5×103 kg×10 N/kg=5.35×105 N(3)“海斗号浸没在水中处于平衡状态,受向上的拉

22、力、向上的浮力和向下的重力那么由力的平衡条件可得G'=F+F浮'设“海斗号的体积为V,那么根据阿基米德原理和重力公式可得gV=F+水gV所以,V=Fg-水g=8 000N5×103 kg/m3×10N/kg-1×103 kg/m3×10N/kg=0.2 m3B组提升题组1.答案1596解析(1)根据图像可知,木块刚刚漂浮时,木块浸入水中的深度为L1=9 cm;由于从9 cm到16 cm,木块一直处于漂浮,浸入水中的深度不变;当水面的高度为16 cm时细线刚好张紧,线的拉力为零;直到木块上外表与液面相平,此时水面的高度为22 cm;所以木块

23、的高度L=9 cm+(22 cm-16 cm)=15 cm=0.15 m,那么木块的体积V木=S木L=0.01 m2×0.15 m=1.5×10-3 m3,木块淹没时受到的浮力最大为F浮=水gV排=水gV木=1×103 kg/m3×10 N/kg×1.5×10-3 m3=15 N。(2)由图像可知,木块刚刚漂浮时木块底部受到水的压强为900 Pa,那么木块的重力与水向上的压力(浮力)平衡,所以,木块重力G=F向上=p向上S=900 Pa×0.01 m2=9 N。(3)直到木块上外表与液面相平时,木块受到的浮力最大,由力的平衡

24、条件可得,细线对木块的最大拉力为F拉=F浮-G=15 N-9 N=6 N。2.答案G1+G2L-水水-蜡L0解析(1)蜡块与铁块通过轻质细绳相连,竖立漂浮在水面上时,根据漂浮条件可知:F浮=G1+G2。(2)当蜡块漂浮时,根据阿基米德原理可得V排=F浮水g=G1+G2水g;根据G=mg=Vg可得蜡块体积V1=G1蜡g,由于露出水面的长度为L0,那么蜡块漂浮时浸在水里的体积为V蜡浸=L-L0LV1=L-L0L×G1蜡g=(L-L0)G1L蜡g,铁块的体积V2=V排-V蜡浸=G1+G2水g-(L-L0)G1L蜡g;当蜡块上外表与水面恰好相平,即悬浮时,V排'=L1LV1+V2=L

25、1L×G1蜡g+G1+G2水g-(L-L0)G1L蜡g;那么F浮'=G蜡剩+G2,即水gL1L×G1蜡g+G1+G2水g-(L-L0)G1L蜡g=L1LG1+G2,所以,L1=L-水水-蜡L0。3.答案B甲图中,木块A在液体中漂浮,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为13,那么V排=34VA,漂浮时浮力等于重力,所以液gV排=木gVA,即液g×34VA=木gVA,那么液体的密度液=43木=43×0.6×103 kg/m3=0.8×103 kg/m3;在木块上外表轻放一个物块BVA=2VB,则VB=12VA,A的上外表

26、刚好与液面相平,因为整体漂浮,所以浮力等于总重力,即液gVA=木gVA+BgVB,液gVA=木gVA+Bg×12VA,化简可得液=木+12B,那么B的密度B=2(液-木)=2×(0.8×103 kg/m3-0.6×103 kg/m3)=0.4×103 kg/m3<液,故假设将物块B单独放入此液体中,它静止时将漂浮。4.答案BD由图可知,小球在甲中漂浮,那么F浮甲=G,在乙中悬浮,那么F浮乙=G,故F浮甲=F浮乙,故A错误。由图可知,小球在甲中漂浮,那么球<甲,在乙中悬浮,那么球=乙,故甲>乙,故D正确。烧杯对桌面的压力等于烧杯、烧杯内液体和小球的总重力,由图知,甲烧杯内液体的体积大于乙烧杯内的体积,又知甲>乙,根据=mV和G=mg可知甲烧杯内液体的重力大于乙烧杯内液体的重力,两烧杯、两小球完全相同,那么重力相等,故甲杯对水平桌面的压力大于乙杯对水平桌面的压力,烧杯的底面积相等,根据p=FS可知,甲杯对水平桌面的压强大于乙杯对